一种圆形缺陷试件的制作方法技术

本发明专利技术属于工程检测技术，具体是一种圆形缺陷试件的制作方法，其包括步骤为：将开有30°坡口的两块试板组对，留出2mm对口间隙，采用手工钨极氩弧焊进行打底焊接；继续焊接至需要出现圆形缺陷的厚度停止施焊，在工件焊缝表面覆盖保温棉，等试件自然冷却至室温；在需要出现圆形缺陷厚度上，用所需圆形缺陷直径相同的钻头进行钻孔，孔深达到所需圆形缺陷的直径数值时结束钻孔；根据需要确定钻孔数量；将相应的氧化锆陶瓷颗粒放入步骤S3得到的相应钻孔中，该氧化锆陶瓷颗粒的直径与钻孔的孔径相同；继续进行盖面焊接，直至试件焊接完成。

A Method of Making Circular Defect Specimens

【技术实现步骤摘要】
一种圆形缺陷试件的制作方法
本专利技术属于工程检测技术，具体是一种圆形缺陷试件的制作方法。
技术介绍
无损检测技术是实现质量控制、改进工艺、降低成本、保证设备安全运行的重要手段，已经成为现代工业产品的制造和使用过程中不可缺少的重要组成部分。对于产品缺陷的无损检测过程而言，可简单分为两个主要部分，那就是检测阶段和评价阶段。检测阶段主要是发现缺陷，而评价阶段主要是对发现的缺陷进行定性和定量分析。发现缺陷过程和缺陷分析的重要前提是必须熟悉各种常见缺陷的对应信号，只有这样才能准确采集缺陷信息并对其进行判断。因此，常见缺陷模拟试件就成了检测系统调校，检测能力验证和无损探伤技术人员培训、考核等过程中必备的试件。目前常见的内部缺陷模拟试件主要以：裂纹、未熔合、未焊透、群孔、条状夹渣缺陷类型为主，但单个圆形缺陷的模拟试件极为少见，制约了无损检测技术对圆形缺陷特征的研究，尤其在超声波检测中对圆形缺陷的精确测定成为短板。现有圆形缺陷的制作方法主要是：在母材或填充金属表面加油污，用不烘干的焊条进行焊接，用纯度达不到要求的氩气进行焊接，在下一层焊接前不进行焊渣清理工序，焊缝中加入钨极块的制作方法。上述方法的缺点是：1、上述介绍的前四种制作方法得到的缺陷都是随机的多个圆形缺陷，无法控制圆形缺陷的数量、大小、形态和具体位置。2、如果要制作单个圆形缺陷试件，一般都先采用以上四种方法先得到随机的圆形缺陷；第二步，用射线检测方法进行检测，获得试件底片；第三步；选择符合要求的圆形缺陷，在试件上进行标注；第四步，将不需要的其他缺陷进行打磨返修；最后再用正规的焊接工艺对返修处进行补焊。这种方法制作的试件成功率低，往往要多次挖补返修才能得到单个圆形缺陷，因此费时、费力，制作成本高，制作周期长。3、采用焊缝中加入钨极块的方法，得到的缺陷在射线检测领域叫做夹钨缺陷。但是，钨与钢材的声阻抗差值要远小于钨与空气和非金属夹渣的声阻抗差值，所以两者界面的声波反射特点也相差甚远，因此夹钨缺陷对于超声波检测仪器的校准和圆形缺陷的评判没有指导意义。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了其声阻抗与夹渣缺陷相同，可真实反映夹渣类圆形缺陷的反射体特征，也可近似反映气孔类缺陷的反射体特征，为这两种缺陷的超声波检测精确定量提供了判定依据。本专利技术的技术方案为：一种圆形缺陷试件的制作方法，包括如下步骤：S1、将开有30°坡口的两块试板组对，留出2mm对口间隙，采用手工钨极氩弧焊进行打底焊接；S2、继续焊接至需要出现圆形缺陷的厚度停止施焊，在工件焊缝表面覆盖保温棉，等试件自然冷却至室温；S3、在需要出现圆形缺陷厚度上，用所需圆形缺陷直径相同的钻头进行钻孔，孔深达到所需圆形缺陷的直径数值时结束钻孔；根据需要确定钻孔数量；S4、将相应的氧化锆陶瓷颗粒放入步骤S3得到的相应钻孔中，该氧化锆陶瓷颗粒的直径与钻孔的孔径相同；S5、继续进行盖面焊接，直至试件焊接完成。上述步骤S2中所述圆形缺陷厚度为试板厚度的1/3~2/3。上述步骤S3中，相邻钻孔之间的间距为8-15mm，钻孔的时间间隔为至少4min。本专利技术的有益效果为：1、该方法操作简便，工序流程可靠，圆形缺陷试件制作的成功率高。2、该方法适用范围广，可适用于各种形式焊接接头的圆形缺陷试件制作，稍作改进便可制作出密集型缺陷和条形缺陷等类似缺陷试件。3、使用的高熔点物质比较常见，价格低廉，也可用性质相近的无机物进行替代。4、该方法制作的圆形缺陷试件适用于内部缺陷检测方法的仪器校调和检测能力验证，尤其对超声波检测系统的灵敏度确定和缺陷评判提供了新的途径。附图说明图1为本专利技术实施例两个试板组对打底焊后的截面示意图；图2为本专利技术实施例试块钻孔处的截面意图；图3为本专利技术实施例氧化锆陶瓷颗粒在试块中放置的俯视示意图；图4为本专利技术实施例试块检测底底片。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进一步解释说明。本专利技术制作圆形缺陷试件的方法如下：S1、将开有30°坡口的两块试板组对，留出2mm对口间隙，采用手工钨极氩弧焊进行打底焊接；S2、继续焊接至需要出现圆形缺陷的厚度停止施焊，在工件焊缝表面覆盖保温棉，等试件自然冷却至室温。S3、在需要出现圆形缺陷的位置，用所需圆形缺陷直径相同的钻头进行钻孔，孔深达到所需圆形缺陷的直径数值时结束钻孔；S4、将氧化锆陶瓷颗粒放入步骤S3得到的钻孔中，该氧化锆陶瓷颗粒的直径与钻孔的孔径相同；S5、继续进行盖面焊接，直至试件焊接完成。其中，氧化锆陶瓷颗粒的筛选过程包括粉料、造粒、滚压成型、烧结、抛光和过筛。氧化锆陶瓷颗粒的熔点2600℃左右，高于铁的熔点1538℃。下面以平板对接焊缝为例，结合附图进行圆形缺陷试件制作方法的详述。本实施例要制作10mm厚度、Q235材质平板对接焊焊接接头圆形缺陷试件，圆形缺陷直径2mm，位于焊缝中心，具体步骤如下：S1、将两块相同大小的矩形试板Ⅰ和试板Ⅱ加工30°坡口，然后进行组对，留出2mm对口间隙。由于手工钨极氩弧焊的焊接技巧较简单，而且容易获得高合格率产品，因此采用该方法使用TIG-J50焊丝进行打底焊接，如图1所示。S2、采用手工钨极氩弧焊继续填充焊接，直至焊缝厚度达到6mm时结束焊接，在工件焊缝表面覆盖保温棉，使工件自然冷却至室温。S3、将1mm直径钻头安装在手枪钻上，然后在焊缝中心垂直钻取1mm深度的圆柱孔，如图2所示。S4、取1mm直径氧化锆陶瓷颗粒，放入焊缝中心已经钻好的圆柱孔中，如图3所示。然后重复S3的步骤每间隔5min再依次钻两个2mm钻孔、依次对应放入2mm的氧化锆陶瓷颗粒。每个钻孔之间的间距为10mm。S5、采用手工钨极氩弧焊继续填充焊接，焊接至氧化锆颗粒处时，由于氧化锆颗粒熔点比钢材熔点高1000℃左右，因此陶瓷颗粒不会被熔化，而是保持完整的圆球状被填埋在焊缝中。然后继续焊接直至焊缝盖面结束，试块冷却后便在焊缝中心得到了三种不同直径的圆形缺陷，整个圆形缺陷制作过程结束。本专利技术提出了一种巧妙利用物质熔点差异特性制作缺陷试件的方法。由于氧化锆陶瓷熔点比铁的熔点高，因此保证了焊缝质量又不损伤氧化锆陶瓷的原始状态。还有其他无机物如刚玉等，都有类似高熔点特性也可以用于缺陷试件的制作，因此所有利用比铁熔点高的物质进行缺陷试件制作的方法，都是本专利技术的变形和改进，均应落入本专利技术的保护范围内。为了防止焊接过程中氧化锆陶瓷颗粒受气流影响而发生移动，本专利技术提供了一种预先打孔固定陶瓷颗粒的方法，成功地解决了该问题。焊接结束后，圆柱孔的形态完全被熔化，只保留了圆球状陶瓷颗粒的形态。该方法可以制作任意位置和直径大于0.5mm的圆形缺陷，还可以根据要求制作多个圆形缺陷或者密集型缺陷。以改变高熔点物质形态而制作的其他类型缺陷，如条状缺陷等，都是本专利技术的变形和改进，均应落入本专利技术的保护范围内。以上所述圆形缺陷试件的制作方法仅仅是对本专利技术的优选实施方式进行描述，并非对本专利技术的范围进行限定，在不脱离本专利技术设计精神的前提下，本领域技术人员对本专利技术的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆形缺陷试件的制作方法，其特征在于包括如下步骤：S1、将开有30°坡口的两块试板组对，留出2mm对口间隙，采用手工钨极氩弧焊进行打底焊接；S2、继续焊接至需要出现圆形缺陷的厚度停止施焊，在工件焊缝表面覆盖保温棉，等试件自然冷却至室温；S3、在需要出现圆形缺陷厚度上，用所需圆形缺陷直径相同的钻头进行钻孔，孔深达到所需圆形缺陷的直径数值时结束钻孔；根据需要确定钻孔数量；S4、将相应的氧化锆陶瓷颗粒放入步骤S3得到的相应钻孔中，该氧化锆陶瓷颗粒的直径与钻孔的孔径相同；S5、继续进行盖面焊接，直至试件焊接完成。

【技术特征摘要】
1.一种圆形缺陷试件的制作方法，其特征在于包括如下步骤：S1、将开有30°坡口的两块试板组对，留出2mm对口间隙，采用手工钨极氩弧焊进行打底焊接；S2、继续焊接至需要出现圆形缺陷的厚度停止施焊，在工件焊缝表面覆盖保温棉，等试件自然冷却至室温；S3、在需要出现圆形缺陷厚度上，用所需圆形缺陷直径相同的钻头进行钻孔，孔深达到所需圆形缺陷的直径数值时结束钻孔；根据需要确定钻孔数量；S4、将...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐高君，徐学堃，顾显方，岳大庆，
申请(专利权)人：中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司，山东丰汇工程检测有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37